Kubernetes 驱动程序

Kubernetes 驱动程序允许您将本地开发或 CI 环境连接到 Kubernetes 集群中的构建器，以便访问更强大的计算资源，可以选择在多个原生架构上。

概要

运行以下命令以创建一个名为 kube 的新构建器，该构建器使用 Kubernetes 驱动程序

$ docker buildx create \
  --bootstrap \
  --name=kube \
  --driver=kubernetes \
  --driver-opt=[key=value,...]

下表描述了您可以传递给 --driver-opt 的可用驱动程序特定选项

扩展 BuildKit

Kubernetes 驱动程序的主要优势之一是您可以根据需要扩展和缩减构建器副本的数量以处理增加的构建负载。可以使用以下驱动程序选项配置缩放

• replicas=N

  这会将 BuildKit pod 的数量缩放至所需大小。默认情况下，它只创建一个 pod。增加副本数量可以让您利用集群中的多个节点。

• requests.cpu、requests.memory、requests.ephemeral-storage、limits.cpu、limits.memory、limits.ephemeral-storage

  这些选项允许根据官方 Kubernetes 文档此处请求和限制每个 BuildKit pod 可用的资源。

例如，要创建 4 个副本 BuildKit pod

$ docker buildx create \
  --bootstrap \
  --name=kube \
  --driver=kubernetes \
  --driver-opt=namespace=buildkit,replicas=4

列出 pod 后，您将获得以下结果

$ kubectl -n buildkit get deployments
NAME    READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
kube0   4/4     4            4           8s

$ kubectl -n buildkit get pods
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
kube0-6977cdcb75-48ld2   1/1     Running   0          8s
kube0-6977cdcb75-rkc6b   1/1     Running   0          8s
kube0-6977cdcb75-vb4ks   1/1     Running   0          8s
kube0-6977cdcb75-z4fzs   1/1     Running   0          8s

此外，您可以使用loadbalance=(sticky|random)选项来控制存在多个副本时的负载均衡行为。random从节点池中选择随机节点，在副本之间提供均衡的工作负载分配。sticky（默认值）尝试将多次执行的相同构建每次连接到相同的节点，从而确保更好地利用本地缓存。

有关可扩展性的更多信息，请参阅docker buildx create的选项。

节点分配

Kubernetes 驱动程序允许您使用nodeSelector和tolerations驱动程序选项来控制 BuildKit pod 的调度。如果您想完全使用自定义调度程序，也可以设置schedulername选项。

您可以使用annotations和labels驱动程序选项来为托管构建器的部署和 pod 应用其他元数据。

nodeSelector参数的值是一个用逗号分隔的键值对字符串，其中键是节点标签，值是标签文本。例如："nodeselector=kubernetes.io/arch=arm64"

tolerations参数是用分号分隔的污点列表。它接受与 Kubernetes 清单相同的数值。每个tolerations条目指定一个污点键和值、运算符或效果。例如："tolerations=key=foo,value=bar;key=foo2,operator=exists;key=foo3,effect=NoSchedule"

这些选项接受用逗号分隔的字符串作为值。由于 shell 命令的引用规则，您必须将值用单引号括起来。您甚至可以将所有--driver-opt用单引号括起来，例如

$ docker buildx create \
  --bootstrap \
  --name=kube \
  --driver=kubernetes \
  '--driver-opt="nodeselector=label1=value1,label2=value2","tolerations=key=key1,value=value1"'

多平台构建

Kubernetes 驱动程序支持创建多平台镜像，可以使用 QEMU 或利用节点的原生架构。

QEMU

与docker-container驱动程序一样，Kubernetes 驱动程序也支持使用QEMU（用户模式）来构建非原生平台的镜像。包含--platform标志并指定要输出到的平台。

例如，要为amd64和arm64构建 Linux 镜像

$ docker buildx build \
  --builder=kube \
  --platform=linux/amd64,linux/arm64 \
  -t <user>/<image> \
  --push .

警告

QEMU 执行非原生平台的完整 CPU 模拟，这比原生构建慢得多。计算密集型任务（如编译和压缩/解压缩）可能会严重影响性能。

使用自定义 BuildKit 镜像或在构建中调用非原生二进制文件可能需要您在创建构建器时使用qemu.install选项显式启用 QEMU。

$ docker buildx create \
  --bootstrap \
  --name=kube \
  --driver=kubernetes \
  --driver-opt=namespace=buildkit,qemu.install=true

原生

如果您有权访问不同架构的集群节点，则 Kubernetes 驱动程序可以利用这些节点进行原生构建。为此，请使用docker buildx create的--append标志。

首先，创建具有对单个架构（例如amd64）的显式支持的构建器

$ docker buildx create \
  --bootstrap \
  --name=kube \
  --driver=kubernetes \
  --platform=linux/amd64 \
  --node=builder-amd64 \
  --driver-opt=namespace=buildkit,nodeselector="kubernetes.io/arch=amd64"

这将创建一个名为kube的 Buildx 构建器，其中包含一个名为builder-amd64的单个构建器节点。使用--node分配节点名称是可选的。如果您没有提供节点名称，Buildx 将生成一个随机节点名称。

请注意，Buildx 的节点概念与 Kubernetes 的节点概念不同。在这种情况下，Buildx 节点可以将多个相同架构的 Kubernetes 节点连接在一起。

创建kube构建器后，您现在可以使用--append将另一个架构添加到混合中。例如，要添加arm64

$ docker buildx create \
  --append \
  --bootstrap \
  --name=kube \
  --driver=kubernetes \
  --platform=linux/arm64 \
  --node=builder-arm64 \
  --driver-opt=namespace=buildkit,nodeselector="kubernetes.io/arch=arm64"

列出您的构建器将显示kube构建器的两个节点。

$ docker buildx ls
NAME/NODE       DRIVER/ENDPOINT                                         STATUS   PLATFORMS
kube            kubernetes
  builder-amd64 kubernetes:///kube?deployment=builder-amd64&kubeconfig= running  linux/amd64*, linux/amd64/v2, linux/amd64/v3, linux/386
  builder-arm64 kubernetes:///kube?deployment=builder-arm64&kubeconfig= running  linux/arm64*

您现在可以通过在构建命令中同时指定这些平台来构建多架构amd64和arm64镜像。

$ docker buildx build --builder=kube --platform=linux/amd64,linux/arm64 -t <user>/<image> --push .

您可以重复buildx create --append命令以支持任意数量的架构。

无根模式

Kubernetes 驱动程序支持无根模式。有关无根模式的工作原理及其要求的更多信息，请参阅此处。

要在您的集群中启用它，您可以使用rootless=true驱动程序选项。

$ docker buildx create \
  --name=kube \
  --driver=kubernetes \
  --driver-opt=namespace=buildkit,rootless=true

这将创建没有securityContext.privileged的 pod。

需要 Kubernetes 1.19 或更高版本。建议使用 Ubuntu 作为主机内核。

示例：在 Kubernetes 中创建 Buildx 构建器

本指南将向您展示如何

• 为您的 Buildx 资源创建一个命名空间。
• 创建一个 Kubernetes 构建器。
• 列出可用的构建器。
• 使用您的 Kubernetes 构建器构建镜像。

先决条件

• 您拥有一个现有的 Kubernetes 集群。如果您还没有，您可以按照安装minikube的步骤操作。
• 您可以通过kubectl命令访问要连接到的集群，并根据需要适当地设置KUBECONFIG环境变量。

1. 创建一个buildkit命名空间。

   创建单独的命名空间有助于将您的 Buildx 资源与集群中的其他资源分开。

   $ kubectl create namespace buildkit
   namespace/buildkit created
   

2. 使用 Kubernetes 驱动程序创建一个新的构建器。

   $ docker buildx create \
     --bootstrap \
     --name=kube \
     --driver=kubernetes \
     --driver-opt=namespace=buildkit
   

   注意

   请记住在驱动程序选项中指定命名空间。

3. 使用docker buildx ls列出可用的构建器。

   $ docker buildx ls
   NAME/NODE                DRIVER/ENDPOINT STATUS  PLATFORMS
   kube                     kubernetes
     kube0-6977cdcb75-k9h9m                 running linux/amd64, linux/amd64/v2, linux/amd64/v3, linux/386
   default *                docker
     default                default         running linux/amd64, linux/386
   

4. 使用kubectl检查构建驱动程序创建的正在运行的 pod。

   $ kubectl -n buildkit get deployments
   NAME    READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
   kube0   1/1     1            1           32s
   
   $ kubectl -n buildkit get pods
   NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
   kube0-6977cdcb75-k9h9m   1/1     Running   0          32s
   

   构建驱动程序在指定的命名空间（在本例中为buildkit）中创建集群上必要的资源，同时将驱动程序配置保留在本地。

5. 在运行 buildx 命令时包含--builder标志来使用新的构建器。例如：

   # Replace <registry> with your Docker username
   # and <image> with the name of the image you want to build
   docker buildx build \
     --builder=kube \
     -t <registry>/<image> \
     --push .
   

就是这样：您现在已经使用 Buildx 从 Kubernetes pod 构建了一个镜像。

进一步阅读

有关 Kubernetes 驱动程序的更多信息，请参阅buildx 参考。